Monitoramento de isolamento em redes com neutro isolado

Em redes com neutro isolado ou aterrado, durante a operação normal, as tensões das três fases à terra são iguais à tensão da fase.

Em uma falta à terra monofásica, a tensão da fase com falta para a terra será zero e a das fases sem falta aumentará para fase a fase. Neste caso, as tensões fase-fase não mudam. Essas redes podem permanecer em serviço porque os danos são difíceis de detectar. A operação de longo prazo neste modo é inaceitável, porque em caso de destruição acidental do isolamento da fase intacta, ocorrerá um curto-circuito bifásico com consequências indesejáveis.

Para monitorar o estado de isolamento em redes com tensão de até 1 kV, são utilizados três voltímetros, conectados em estrela, cujo ponto neutro é aterrado (Fig. 1, a).

Arroz. 1.Falha à terra monopolar em dois locais: controle de isolação com voltímetros, a — conexão de linha com transformador de corrente, b — proteção de relé, c — controle de isolação com voltímetros, d — controle de isolação com relé de alarme, Q — interruptor, KA — relé para corrente, KL — relé intermediário, SQ — contato auxiliar do disjuntor, YAT — solenóide de liberação do disjuntor, KH — relé de sinal, V — voltímetro, R — resistor.

V redes com neutro isolado O controle de isolamento é fácil com três voltímetros. Os voltímetros são conectados aos terminais do enrolamento secundário principal de um transformador de tensão trifásico de três enrolamentos. Os transformadores de tensão monofásicos também podem ser usados ​​para o mesmo fim.

Em redes com tensões acima de 1 kV, é utilizado para monitoramento um transformador de tensão NTMI, que possui dois enrolamentos secundários. Uma bobina conectada em estrela serve para medir a tensão, a segunda bobina conectada em triângulo aberto com terminais aΔ — HCΔ — para controle de isolação com inclusão de um relé de controle de isolação.

Um relé de tensão é usado como este relé. KV agindo sobre o sinal (Fig. 2).

Arroz. 2. Esquemas de controle de isolamento em circuitos de corrente alternada em uma rede com neutro isolado: O, A, B, C — enrolamentos, V — voltímetro, T — transformador NTMI, KV — relé de controle de isolamento

No modo normal, a tensão nos terminais desta bobina é próxima de zero. No caso de aterramento de qualquer fase da rede primária, a simetria da tensão é quebrada e surge uma tensão no enrolamento conectado em delta aberto, suficiente para operar o relé de tensão, que sinaliza um mau funcionamento.

No caso de uma falha de isolamento de fase (curto-circuito à massa), as leituras do voltímetro nessa fase diminuirão e as leituras do voltímetro nas outras duas fases intactas aumentarão. No caso de uma falta à terra metálica, o voltímetro da fase danificada mostrará zero, e nas outras fases a tensão aumentará 1,73 vezes e os voltímetros mostrarão tensões de linha.

O pessoal operacional da subestação também pode saber sobre uma violação do isolamento de fase por meio da operação dos dispositivos de sinalização. Um relé de monitoramento de isolação N é usado como um dispositivo de sinalização que é conectado aos terminais do enrolamento secundário adicional do transformador de tensão NTMI conectado em um circuito aberto delta. Quando ocorre o aterramento nos terminais desta bobina, ocorre uma tensão de seqüência zero 3U0, o relé H é acionado e emite um sinal (Fig. 3).

Nas redes em que a compensação de correntes capacitivas para a terra é realizada por meio de reatores de supressão de arco, os dispositivos de sinalização fase-terra são conectados ao enrolamento de sinal do reator de arco ou a um transformador de corrente instalado na saída aterrada do reator reator.A este enrolamento pode ser conectada uma lâmpada de sinalização que acende quando ocorre uma falta à terra na rede. A lâmpada de sinalização é instalada diretamente no acionamento do seccionador do reator de supressão de arco.

Arroz. 3. Controle do estado de isolamento em redes com neutro isolado: 1 — transformador de potência; 2 — transformador de medição de tensão; H — relé de tensão

Encontrando falhas de aterramento

Em redes com neutro isolado e com compensação de correntes capacitivas, é possível operar a rede na presença de falha à terra.No entanto, a operação de longo prazo da rede com aumento de tensão em fases não danificadas aumenta a probabilidade de um acidente, e a quebra do fio e a queda no solo representam um perigo para as pessoas. Portanto, a detecção e eliminação da falta fase-terra é realizada o mais rápido possível. Dispositivos simples de sinalização de terra na rede não podem determinar a localização fase-terra, uma vez que todas as seções da rede são interligadas eletricamente através dos barramentos da subestação.

Dispositivos de sinalização seletiva USZ-2/2, USZ-ZM são usados ​​para determinar o circuito elétrico com aterramento. Esses dispositivos geralmente contêm um filtro harmônico mais alto e um mostrador. O filtro harmônico opera na frequência de 50 ou 150 Hz (50 Hz para redes sem compensação de correntes capacitivas, 150 Hz para redes com compensação de correntes capacitivas).

O dispositivo de sinalização é instalado no painel de controle da subestação ou no corredor do quadro b - 10 kV e os circuitos do transformador de corrente de seqüência zero (TTNP) das linhas de cabo são conectados a ele (Fig. 4).

A configuração do dispositivo de alarme (verificação de controle) é realizada durante a operação normal da rede (sem aterramento) medindo os níveis de correntes harmônicas mais altas e correntes de desequilíbrio com o dispositivo na frequência de 150 Hz. As leituras do dispositivo são comparadas com esses indicadores quando um link quebrado é encontrado.

Quando ocorre uma falha de aterramento estável na rede, o pessoal de serviço da subestação mede sucessivamente as correntes harmônicas mais altas em todos os links e seleciona o link onde a corrente é mais alta.

Arroz. 4.Esquema de sinalização de falta à terra monofásica usando USZ

Depois de determinar a conexão danificada, são tomadas medidas para encontrar e remover a localização da falha de aterramento. Os dispositivos HSS permitem a identificação manual de um link com falha. Recentemente, no entanto, foram desenvolvidos dispositivos que determinam automaticamente a conexão estável de falta fase-terra e transmitem informações via canais telemecânicos para o escritório de despacho das redes elétricas. Um conjunto de sinalização de falta à terra do tipo KSZT-1 (recentemente KDZS) foi desenvolvido e é amplamente utilizado.

Um diagrama de blocos simplificado do dispositivo KSZT-1 (KDZS) é mostrado na Fig. 5.

O dispositivo consiste estruturalmente em três blocos principais:

— Lógica BL,

— comutação K

— indicação UM.

Este último é instalado no ponto de despacho das redes de transmissão de energia. Os blocos BL e K estão instalados na subestação.

Quando ocorre uma falta à terra na rede, a tensão de sequência zero 3U0 do enrolamento do transformador de potencial é alimentada ao bloco de tensão de sequência zero do BNNP e, se o valor exceder o ajuste especificado, liga o bloco lógico BL. O bloco lógico controla a operação da chave eletrônica K, que retifica sequencialmente os transformadores de corrente de seqüência zero TTNP.

Ao final da interrogação TTNP, a conexão com o nível mais alto de harmônicos superiores é determinada no bloco lógico, cujo número é transmitido em código binário-decimal do dispositivo telemecânico KP-DP para o centro de controle. No centro de controle, esse sinal é convertido em um decodificador em um número de dois dígitos exibido no visor da ONU, pelo qual o despachante determina visualmente o número da conexão de aterramento.Quando a falha de aterramento desaparece, todo o dispositivo retorna automaticamente à sua posição original.

Arroz. 5. Diagrama de blocos do dispositivo KSZT-1 (KDZS)

O despachante tem a possibilidade de chamar novamente as informações sobre o link quebrado pressionando o botão «Reset» Além disso, o dispositivo permite que o pessoal operacional da subestação procure um link quebrado interrogando manualmente o TTNP. O uso deste dispositivo pode reduzir significativamente o tempo de busca de uma seção de rede danificada e reduzir a probabilidade de desenvolver danos.